\section{IO 流}
标准库标头 <iostream> C++ 标准库头文件此头文件是输入/输出库的一部分。包含 <iostream> 表现为如同它定义一个 \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/ios_base/Init}{std::ios\_base::Init} 类型的静态存储期对象：如果它是首个要被构造的 std::ios\_base::Init 对象，那么它的构造函数会初始化各个标准流对象，而如果它是最后被销毁的 std::ios\_base::Init 对象，那么它的析构函数将会刷新这些对象（除了 cin 和 wcin）。
\subsection*{包含}
\begin{itemize}
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/header/ios}{<ios>(C++11)}：\href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/ios_base}{std::ios\_base} 类、 \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ios}{std::basic\_ios} 类模板与数个 typedef
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/header/streambuf}{<streambuf>(C++11)}：\href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/basic_streambuf}{std::basic\_streambuf} 类模板
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/header/istream}{<istream>(C++11)}：\href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/basic_istream}{std::basic\_istream} 类模板与数个 typedef
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/header/ostream}{<ostream>(C++11)}：\href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ostream}{std::basic\_ostream} 、 \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/basic_iostream}{std::basic\_iostream} 类模板与数个 typedef
\end{itemize}
\subsection*{对象}
\begin{itemize}
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/cin}{cin、wcin}：从标准 C 输入流 \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/c}{stdin} 中读取(全局对象)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/cout}{cout、wcout}：写入到标准 C 输出流 \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/c}{stdout}(全局对象)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/cerr}{cerr、wcerr}：写入到标准 C 错误流 \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/c}{stderr}， 无缓冲(全局对象)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/clog}{clog、wclog}：写入到标准 C 错误流 \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/c}{stderr}(全局对象)
\end{itemize}
\begin{cpp}
#include <ios>
#include <streambuf>
#include <istream>
#include <ostream>
 
namespace std {
  extern istream cin;
  extern ostream cout;
  extern ostream cerr;
  extern ostream clog;
 
  extern wistream wcin;
  extern wostream wcout;
  extern wostream wcerr;
  extern wostream wclog;
}
\end{cpp}
\subsection{<ios>}
此头文件是输入/输出库的一部分。
\subsubsection*{包含}
\begin{itemize}
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/header/iosfwd}{<iosfwd>} 输入/输出库中所有类的前置声明
\end{itemize}
\subsubsection*{类}
\begin{itemize}
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/ios_base}{ios\_base}：管理格式化标志和输入/输出异常(类)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/basic_ios}{basic\_ios}：管理任意流缓冲(类模板)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/fpos}{fpos}：表示流或文件中的绝对位置(类模板)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/io_errc}{io\_errc(C++11)}：IO 流的错误码(枚举)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/io_errc/is_error_code_enum}{is\_error\_code\_enum<std::io\_errc>(C++11)}：扩充类型特征 std::is\_error\_code\_enum 以鉴别 iostream 错误码(类模板特化)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/streamoff}{streamoff}：表示相对的文件/流位置（距 fpos 的偏移），足以表示任何文件大小(typedef)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/streamsize}{streamsize}：表示一次 I/O 操作中转移的字符数或 I/O 缓冲区的大小(typedef)
\end{itemize}
\subsubsection*{函数}
\begin{itemize}
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/iostream_category}{iostream\_category(C++11)}：鉴别 iostream 错误类别(函数)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/io_errc/make_error_code}{make\_error\_code(std::io\_errc)(C++11)}:构造一个 iostream 错误码(函数)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/io_errc/make_error_condition}{make\_error\_condition(std::io\_errc)(C++11)}：构造一个 iostream error\_condition(函数)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/manip/boolalpha}{boolalpha、noboolalpha}：在布尔值的文本和数值表示间切换(函数)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/manip/showbase}{showbase、noshowbase}：控制是否使用前缀指示数值基数(函数)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/manip/showpoint}{showpoint、noshowpoint}：控制浮点表示是否始终包含小数点(函数)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/manip/showpos}{showpos、noshowpos}：控制是否将 + 号与非负数一同使用(函数)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/manip/skipws}{skipws、noskipws}：控制是否跳过输入上的前导空白符(函数)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/manip/uppercase}{uppercase、nouppercase}：控制一些输出操作是否使用大写字母(函数)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/manip/unitbuf}{unitbuf、nounitbuf}：控制是否每次操作后冲洗输出(函数)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/manip/left}{internal、left、right}：设置填充字符的布置(函数)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/manip/hex}{dec、hex、oct}：更改用于整数输入/输出的基数(函数)
    \item \href{https://zh.cppreference.com/w/cpp/io/manip/fixed}{fixed、scientific、hexfloat(C++11)、defaultfloat(C++11)}：更改用于浮点 I/O 的格式化(函数)
\end{itemize}
概要
\begin{cpp}
#include <iosfwd>
 
namespace std {
  using streamoff  = /* 由实现定义 */;
  using streamsize = /* 由实现定义 */;
  template<class StateT> class fpos;
 
  class ios_base;
  template<class CharT, class Traits = char_traits<CharT>>
    class basic_ios;
 
  // 操纵符
  ios_base& boolalpha  (ios_base& str);
  ios_base& noboolalpha(ios_base& str);
 
  ios_base& showbase   (ios_base& str);
  ios_base& noshowbase (ios_base& str);
 
  ios_base& showpoint  (ios_base& str);
  ios_base& noshowpoint(ios_base& str);
 
  ios_base& showpos    (ios_base& str);
  ios_base& noshowpos  (ios_base& str);
 
  ios_base& skipws     (ios_base& str);
  ios_base& noskipws   (ios_base& str);
 
  ios_base& uppercase  (ios_base& str);
  ios_base& nouppercase(ios_base& str);
 
  ios_base& unitbuf    (ios_base& str);
  ios_base& nounitbuf  (ios_base& str);
 
  // 调整域
  ios_base& internal   (ios_base& str);
  ios_base& left       (ios_base& str);
  ios_base& right      (ios_base& str);
 
  // 基底域
  ios_base& dec        (ios_base& str);
  ios_base& hex        (ios_base& str);
  ios_base& oct        (ios_base& str);
 
  // 浮点域
  ios_base& fixed      (ios_base& str);
  ios_base& scientific (ios_base& str);
  ios_base& hexfloat   (ios_base& str);
  ios_base& defaultfloat(ios_base& str);
 
  // 错误报告
  enum class io_errc {
    stream = 1
  };
 
  template<> struct is_error_code_enum<io_errc> : public true_type { };
  error_code make_error_code(io_errc e) noexcept;
  error_condition make_error_condition(io_errc e) noexcept;
  const error_category& iostream_category() noexcept;
}
\end{itemize}
类 std::ios\_base
\begin{cpp}
namespace std {
  class ios_base {
  public:
    class failure;              // 见描述
 
    // fmtflags
    using fmtflags = /*位掩码类型-1*/;
    static constexpr fmtflags boolalpha = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags dec = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags fixed = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags hex = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags internal = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags left = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags oct = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags right = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags scientific = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags showbase = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags showpoint = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags showpos = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags skipws = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags unitbuf = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags uppercase = /* 未指明 */;
    static constexpr fmtflags adjustfield = /* 见描述 */;
    static constexpr fmtflags basefield = /* 见描述 */;
    static constexpr fmtflags floatfield = /* 见描述 */;
 
    // iostate
    using iostate = /*位掩码类型-2*/;
    static constexpr iostate badbit = /* 未指明 */;
    static constexpr iostate eofbit = /* 未指明 */;
    static constexpr iostate failbit = /* 未指明 */;
    static constexpr iostate goodbit = /* 见描述 */;
 
    // openmode
    using openmode = /*位掩码类型-3*/;
    static constexpr openmode app = /* 未指明 */;
    static constexpr openmode ate = /* 未指明 */;
    static constexpr openmode binary = /* 未指明 */;
    static constexpr openmode in = /* 未指明 */;
    static constexpr openmode out = /* 未指明 */;
    static constexpr openmode trunc = /* 未指明 */;
 
    // seekdir
    using seekdir = /*位掩码类型-4*/;
    static constexpr seekdir beg = /* 未指明 */;
    static constexpr seekdir cur = /* 未指明 */;
    static constexpr seekdir end = /* 未指明 */;
 
    class Init;
 
    // fmtflags 状态
    fmtflags flags() const;
    fmtflags flags(fmtflags fmtfl);
    fmtflags setf(fmtflags fmtfl);
    fmtflags setf(fmtflags fmtfl, fmtflags mask);
    void unsetf(fmtflags mask);
 
    streamsize precision() const;
    streamsize precision(streamsize prec);
    streamsize width() const;
    streamsize width(streamsize wide);
 
    // 本地环境
    locale imbue(const locale& loc);
    locale getloc() const;
 
    // 存储
    static int xalloc();
    long&  iword(int idx);
    void*& pword(int idx);
 
    // 析构函数
    virtual ~ios_base();
 
    // 回调
    enum event { erase_event, imbue_event, copyfmt_event };
    using event_callback = void (*)(event, ios_base&, int idx);
    void register_callback(event_callback fn, int idx);
 
    ios_base(const ios_base&) = delete;
    ios_base& operator=(const ios_base&) = delete;
 
    static bool sync_with_stdio(bool sync = true);
 
  protected:
    ios_base();
 
  private:
    static int index;           // 仅用于阐释
    long*  iarray;              // 仅用于阐释
    void** parray;              // 仅用于阐释
  };
}
\end{cpp}
类 std::ios\_base::failure
\begin{cpp}
namespace std {
  class ios_base::failure : public system_error {
  public:
    explicit failure(const string& msg, const error_code& ec = io_errc::stream);
    explicit failure(const char* msg, const error_code& ec = io_errc::stream);
  };
}
\end{cpp}
类 std::ios\_base::Init
\begin{cpp}
namespace std {
  class ios_base::Init {
  public:
    Init();
    Init(const Init&) = default;
    ~Init();
    Init& operator=(const Init&) = default;
  private:
    static int init_cnt;        // 仅用于阐释
  };
}
\end{cpp}
类模板 std::fpos
\begin{cpp}
namespace std {
  template<class StateT> class fpos {
  public:
    // 成员
    StateT state() const;
    void state(stateT);
  private;
    StateT st;                  // 仅用于阐释
  };
}
\end{cpp}
类模板 std::basic\_ios
\begin{cpp}
namespace std {
  template<class CharT, class Traits = char_traits<CharT>>
  class basic_ios : public ios_base {
  public:
    using char_type   = CharT;
    using int_type    = typename Traits::int_type;
    using pos_type    = typename Traits::pos_type;
    using off_type    = typename Traits::off_type;
    using traits_type = Traits;
 
    // 标志函数
    explicit operator bool() const;
    bool operator!() const;
    iostate rdstate() const;
    void clear(iostate state = goodbit);
    void setstate(iostate state);
    bool good() const;
    bool eof()  const;
    bool fail() const;
    bool bad()  const;
 
    iostate exceptions() const;
    void exceptions(iostate except);
 
    // 构造函数/析构函数
    explicit basic_ios(basic_streambuf<CharT, Traits>* sb);
    virtual ~basic_ios();
 
    // 成员
    basic_ostream<CharT, Traits>* tie() const;
    basic_ostream<CharT, Traits>* tie(basic_ostream<CharT, Traits>* tiestr);
 
    basic_streambuf<CharT, Traits>* rdbuf() const;
    basic_streambuf<CharT, Traits>* rdbuf(basic_streambuf<CharT, Traits>* sb);
 
    basic_ios& copyfmt(const basic_ios& rhs);
 
    char_type fill() const;
    char_type fill(char_type ch);
 
    locale imbue(const locale& loc);
 
    char      narrow(char_type c, char dfault) const;
    char_type widen(char c) const;
 
    basic_ios(const basic_ios&) = delete;
    basic_ios& operator=(const basic_ios&) = delete;
 
  protected:
    basic_ios();
    void init(basic_streambuf<CharT, Traits>* sb);
    void move(basic_ios& rhs);
    void move(basic_ios&& rhs);
    void swap(basic_ios& rhs) noexcept;
    void set_rdbuf(basic_streambuf<CharT, Traits>* sb);
  };
}
\end{cpp}
